自1987年以来,我国徐淮地区的矿区,有60多个井筒发生井壁破裂。近20年来,很多的研究者投入到井壁破裂机理的研究中,并对井壁破裂的机理作出了很多解释。通常,主流观点认为:底部含水层(底含)失水给井壁带来的竖向附加力是井壁破裂的主导因素。温度应力在其他领域的研究中比较多,但温度应力对井壁破裂的作用,目前研究的不多;近来有学者认为温度应力因素是主导因素;孰是孰非,没有定论。因而,加强对温度应力的研究,进一步明确温度应力在井壁破裂中所起的作用,这在理论和实践上均具有意义。 首先,论文总结了重力应力、地压应力、底含失水产生的附加应力的计算方法。其次,温度场的确立是温度应力研究的基础,本文采用有限差分法模拟井壁的温度场,并介绍了温度应力类型以及计算方法。在此基础上,以徐州某矿副井为例,具体计算了重力应力、地压应力、底含失水产生的附加应力,以及温度应力的4种形式。最后,分析了4种形式的温度应力的规律,并计算和讨论了总温度应力及其它各个应力在井壁总应力中的比重。 结果表明:1.融沉力和纵向约束应力是温度应力的主要组成部分,约占99%。2.井壁总竖向温度应力随着深度的增加而增大,在底含与基岩交接带附近达最大值;夏季比冬季大,夏季约8.9Mpa,冬季约7.1Mpa。3.温度应力在井壁总应力的比重随着底含水位降的增加而减小;在底含与基岩交接带附近,当底含水位降为5米时,夏季温度应力在总应力中的比重为37%,底含失水只占13%;而水位降为35米时,夏季温度应力比重下降到19%,而底含失水升到55%。 本文认为:1.随着底含水位降的增加,底含失水成为控制井壁稳定性的主导因素。2.温度应力在总应力中占有相当大的比重,它也是井壁破裂的重要因素;故不可忽略温度应力因素对井壁稳定性的影响。 本文的研究是初步的,结论有待进一步研究和检验。鉴于温度应力在井壁破裂研究中的薄弱,以及以往和本文研究表明它所起的作用,建议进一步研究,为井筒设计、施工、治理提供更可靠的参考。